案例315(3.1) uP'x{Pr) l9U^[;D 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 8P wobln
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=Q 1. 线栅偏振片的原理 Qx9lcO_ XJ3 5Z+M 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 rtl|zCst
2. 建模任务 ZDmBuf
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全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 DP rFB y
偏振元件的重要特性: c,$ >u,4
偏振对比度 ~w<u!
透射率 B2QC#R
效率一致性 $'SWH+G
线格结构的应用(金属) wnf'-dw] J/M_cO*U 3. 建模任务: ,ux?wa+
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
)G7")I J/X 4. 建模任务:仿真参数 D ^ mfWJS
}Q 7~tu 偏振片#1: %UquF 偏振对比度不小于50@193nm波长 I8|7~jRB 高透过率(最大化) g~5$X{ 光栅周期:100nm(根据加工工艺) J|DID+M 光栅材料:钨(适用于紫外波段) JEF2fro:Z 偏振片#2:
5jj<sj!S 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 80X #V 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 !n<vN@V*3d 光栅周期:100nm V~V_+ 光栅材料:钨 9{gY|2R_
pw^$WK 5. 偏振片特性 wnaT~r@U'
CJ*8x7-t 偏振对比度:(要求至少50:1)
f'hrS}e b)+;#m
fc'NU(70c
nf,R+oX 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ar-N4+!@
S#IlWU
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1%g}
[.M<h^xrB 6. 二维光栅结构的建模 ,KXS6:1%5Y
3h:"-{MW.
}9w?[hXW"
该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 6,nws5dh
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 <ID/\Qx`q
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0w'%10"&U+
L&[uE;ro
jB+K)NXHL sdk%~RN0T 7. 偏振敏感光栅的分析 d5/x2!mH8
<:[P&Y
可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 L : hEt
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) |7$Fr[2d
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ZT*RD2, 8. 利用参数优化器进行优化 `)sC".b7
*v+xKy#M AE1EZ#
利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 RR,gC"cTi
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 #r\,oXTm
在该案例种,提出两个不同的目标: Ns ?8N":
#1:最佳的优化函数@193nm ^Ht!~So
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ElJM.
a MeD}S@H 9. 优化@193nm ^gP pmb<x LxWnPi ^
#G'Y2l 初始参数: MHh>~Y(h 光栅高度:80nm nVkPYeeT 占空比:40% T$ <l<.Qd 参数范围: x|>N 光栅高度:50nm—150nm (/x%zmY;/U 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) AfU~k!4` 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 TQXp9juK
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e^;<T9Esr 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 .UxbwTup 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 60
D0z “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 74Fv9 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 VB*`"4e@b< dMo456L 10. 优化@193nm结果 uBdS}U uc>u=kEue
}/dGC;p" 优化结果: * z,] mi% 光栅高度:124.2nm BSe{HmDq 占空比:31.6% t0$} Ex透过率:43.1% ;5i~McH#
t 偏振度:50.0 woQ UrO( 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 (jR7D"I SSoD}N 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 @xKfqKoqg 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 I_QWdxn 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 0A]+9@W; *@2+$fgz 11. 300nm到400nm波长范围的优化 BZ2frG\0&I
KwEyMR! nSMw 5
初始参数: 2[^p6s[ 光栅高度:80nm Y~FN`=O 占空比:40% L[Z
SgRTu 参数范围: NeG$;z7 光栅高度:50nm—150nm }f/xMp-Y 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /'
+GYS 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% MST\_s%[ S,Y\ox-
|j?iD 优化结果: 6[\b]I\Q 光栅高度:101.8nm 17hFwo` 占空比:20.9% n@`D:;?{ Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 8eAc 5by 偏振对比度:50.0 orT%lHwjL 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 &CtWWKS"
;v}f7v ' 12. 结论 0uw3[,I
"Uk " 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) ]]R!MnU:$ VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 \Z?.Po`!j (如Downhill-Simplex-algorithm) F<W`zQ46 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化,并满足独立的要求。 Mk:k0,z >q+q];=(
")gd)_FOS QQ:2987619807 n ]K`ofjl^